生物化学第二章核酸的结构和功能课件.ppt

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1、第二章第二章核酸的结构与功能核酸的结构与功能Structure and Function of Nucleic Acid.核核 酸酸(nucleic acid)以核苷酸为基本组成单位的生物以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，它具有严密空间构象和重要大分子，它具有严密空间构象和重要生理功能（携带和传递遗传信息）。生理功能（携带和传递遗传信息）。.目录目录核酸核酸核酸核酸核糖核酸核糖核酸mmt tr r存在于存在于存在于存在于细胞核细胞核细胞核细胞核内，内，内，内，贮存和传递遗传信息贮存和传递遗传信息贮存和传递遗传信息贮存和传递遗传信息。存在于存在于存在于存在于细胞质细胞质细胞质细胞质中，中，中，

2、中，参与蛋白质的合成参与蛋白质的合成参与蛋白质的合成参与蛋白质的合成。核酸的分类与分布核酸的分类与分布核酸的分类与分布核酸的分类与分布(ribonucleic acid,)(deoxyribonucleic acid,)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸.目录目录第一节第一节核酸的化学组成及其一级结构核酸的化学组成及其一级结构The Chemical Component and Primary Structure of Nucleic Acid.目录目录 核核 酸酸核苷酸核苷酸 核核 苷苷磷酸磷酸戊糖戊糖碱基碱基嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖 一、组成核酸的基本单位一、组成核酸的基本单位-核苷

3、酸核苷酸（组成基本单位）（组成基本单位）.目录目录碱基碱基嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤尿嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶胞嘧啶存在于存在于DNA和和RNA中中仅存在于仅存在于RNA中中仅存在于仅存在于DNA中中 核酸的化学组成核酸的化学组成:1.元素组成元素组成C、H、O、N、P（910%）2.分子组成分子组成.目录目录嘌呤嘌呤(purine，Pu)腺嘌呤腺嘌呤(adenine,A)鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine,G).目录目录嘧啶嘧啶(pyrimidine，Py)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine,C)尿嘧啶尿嘧啶(uracil,U)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine,T).目录目录戊糖

4、戊糖:（组成（组成RNA）12345核糖核糖(ribose)（组成（组成DNA）脱氧核糖脱氧核糖(deoxyribose).目录目录DNA和和RNA分子组成分子组成的区别的区别:核核 糖糖A、G、C、URNA脱氧核糖脱氧核糖A、G、C、TDNA碱基碱基核糖核糖核酸核酸.目录目录 嘌呤嘌呤N-9-9或或嘧啶嘧啶N-1-1与核糖与核糖C-1C-1 通过通过-N-N-糖糖苷键相连形成苷键相连形成核苷核苷(ribonucleoside)。核苷核苷:NNNN9NH2OOHOHHHHCH2OHH12糖苷键糖苷键.目录目录核苷或脱氧核苷与磷酸通过核苷或脱氧核苷与磷酸通过酯键酯键结合构成结合构成核苷酸核苷酸(

5、ribonucleotide)或或脱氧核苷酸脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)。核苷酸核苷酸(ribonucleotide):NNNN9NH2OO HO HHHHCH2H1 2OPO-HOO糖苷键糖苷键酯键酯键.目录目录多磷酸核苷酸多磷酸核苷酸:.目录目录环化核苷酸：环化核苷酸：cAMP、cGMP，是细胞信是细胞信号转导中的第二信使。号转导中的第二信使。cAMP核苷酸衍生物核苷酸衍生物:.目录目录 概概 念念:核核苷苷酸酸在在核核酸酸分分子子中中从从55端端到到33端端的排列顺序。的排列顺序。55端端3端端CGA二、核酸的一级结构二、核酸的一级结构化学键化学键:35 35磷酸

6、二酯键磷酸二酯键核酸链的方向是核酸链的方向是5 5 3 3.A G P5 P T PG PC PT P OH 3 书写方法：书写方法：5 A C T G C T 3 1、核酸分子的大小常用、核酸分子的大小常用碱基数目碱基数目（对）来表示。（对）来表示。2、小的核酸片段、小的核酸片段(80)。rRNA与与核核蛋蛋白白体体蛋蛋白白结结合合组组成成核核蛋蛋白白体体(ribosome)，为蛋白质的，为蛋白质的合成合成提供提供场所场所。三、三、rRNA的的结构特点与功能结构特点与功能.目录目录核蛋白体的组成核蛋白体的组成:原核生物（以大原核生物（以大肠肠杆菌杆菌为为例）例）真核生物（以小鼠肝真核生物（以

7、小鼠肝为为例）例）小小亚亚基基30S40SrRNA16S1542个核苷酸个核苷酸18S1874个核苷酸个核苷酸蛋白蛋白质质21种种占占总总重量的重量的40%33种种占占总总重量的重量的50%大大亚亚基基50S60SrRNA23S5S2940个核苷酸个核苷酸120个核苷酸个核苷酸28S5.85S5S4718个核苷酸个核苷酸160个核苷酸个核苷酸120个核苷酸个核苷酸蛋白蛋白质质31种种占占总总重量的重量的30%49种种占占总总重量的重量的35%.目录目录蛋白质合成时形成的复合体（原核生物）蛋白质合成时形成的复合体（原核生物）真核生物核糖体没有真核生物核糖体没有E位位.目录目录l核内小核内小RNA

8、l核仁小核仁小RNARNAl胞质小胞质小RNARNAl催化性小催化性小RNARNAl小片段干涉小片段干涉 RNARNA snmRNAs的的种类种类四、四、snmRNAs 细细胞胞的的不不同同部部位位存存在在许许多多其其他他种种类类的的小小分分子子RNA，统统称称为为非非mRNA小小RNA(small non-messenger RNAs,snmRNAs)。参与参与hnRNAhnRNA的加工剪接及参与了基因表达的调控的加工剪接及参与了基因表达的调控snmRNAs的的功能功能.目录目录核酸的理化性质核酸的理化性质The Physical and Chemical Characters of Nuc

9、leic Acid第四节第四节.目录目录 碱基的共轭双键碱基的共轭双键在波长在波长 260nm 处有强烈的吸光特性，处有强烈的吸光特性，这一特性常用作核酸的定性和定量分析这一特性常用作核酸的定性和定量分析。一、核酸分子的紫外吸光作用一、核酸分子的紫外吸光作用.目录目录1、DNA或或RNA的定量的定量A260=1.0 相当于相当于 50g/ml 双链双链DNA(dsDNA)40g/ml 单链单链DNA(ssDNA or RNA)20g/ml 寡核苷酸寡核苷酸2、确定样品中核酸的纯度、确定样品中核酸的纯度 纯纯 DNA:A260/A280=1.8纯纯 RNA:A260/A280=2.0紫外吸收的应

10、用紫外吸收的应用:.目录目录二、二、DNADNA的变性的变性在某些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，DNA双链解双链解开成两条单链开成两条单链的过程。的过程。定义定义:DNA变性的本质是变性的本质是双链间氢键的断裂双链间氢键的断裂。.目录目录协同性的协同性的DNA解链解链高温或极端的高温或极端的pHDNA的变性的变性:.目录目录部分变性部分变性DNA的电镜图像的电镜图像:.目录目录增增色色效效应应：DNA变变性性时时其其溶溶液液OD260增增高高的的现象。现象。DNA解链时的解链时的紫紫外吸收变化外吸收变化:.目录目录DNA的解的解链链曲线曲线:加加热热解解链链过过程程中中，紫紫外外吸吸光

11、光度度达达到到最最大大值值的一半时所对应的温度。的一半时所对应的温度。解链温度解链温度(Tm).目录目录G+C 含量越高，解链温度就越高。含量越高，解链温度就越高。解链解链曲线曲线的变化的变化:.目录目录三、变性核酸的复性及分子杂交三、变性核酸的复性及分子杂交1、当当变变性性条条件件缓缓慢慢地地除除去去后后，两两条条解解离离的的互互补补链链可可重重新新配配对对，恢恢复复原原来来的的双双螺螺旋旋结结构构，这这一一现象称为现象称为DNA复性复性(renaturation)。3、减色效应：、减色效应：DNA复性时，其溶液复性时，其溶液OD260降低。降低。2、热热变变性性的的DNA经经缓缓慢慢冷冷却

12、却后后即即可可复复性性，这这一过程称为一过程称为退火退火(annealing)。（一）（一）变性核酸的复性变性核酸的复性.目录目录 不不同同种种类类的的DNA(RNA)单单链链放放在在同同一一溶溶液液中中，在在适适宜宜的的条条件件可可以以在在不不同同的的分分子子间间形形成成杂杂化化双双链链(heteroduplex)，这种现象称为核酸分子杂交。，这种现象称为核酸分子杂交。这这种种杂杂化化双双链链可可以以在在不不同同的的DNA之之间间形形成成，也可以在也可以在DNA和和RNA间或间或RNA与与RNA之间形成。之间形成。（二）核酸分子杂交（二）核酸分子杂交(hybridization).目录目录核

13、酸分子杂交核酸分子杂交:.目录目录研究研究DNA分子中某一种基因的位置。分子中某一种基因的位置。监定两种核酸分子间的序列相似性。监定两种核酸分子间的序列相似性。检测某些专一序列在待检样品中存在与否。检测某些专一序列在待检样品中存在与否。核酸分子杂交的应用核酸分子杂交的应用:.目录目录依据底物不同分类依据底物不同分类DNA酶酶(deoxyribonuclease,DNase)：专一降解专一降解DNA。RNA酶酶(ribonuclease,RNase)：专一降解专一降解RNA。依据切割部位不同依据切割部位不同核酸内切酶：限制性内切酶和非限制性内切酶。核酸内切酶：限制性内切酶和非限制性内切酶。核酸外切酶：核酸外切酶：53或或35核酸外切酶。核酸外切酶。核酸酶核酸酶是指所有可以水解核酸的酶。是指所有可以水解核酸的酶。第五节第五节 核酸酶（核酸酶（Nuclease）.目录目录5533外切位点外切位点外切位点外切位点内切位点内切位点内切位点内切位点.目录目录1、参与、参与DNA的合成、修复以及的合成、修复以及RNA的剪接。的剪接。2、清清除除多多余余的的结结构构和和功功能能异异常常的的核核酸酸，以以及及侵侵入细胞的外源性核酸。入细胞的外源性核酸。3、降解食物中的核酸。、降解食物中的核酸。4、体外重组、体外重组DNA技术中的重要工具酶技术中的重要工具酶。核酸酶的功能核酸酶的功能:.